Noin 130 miljoonaa vuotta sitten kaukana sijaitsevassa galaksissa kaksi neutronitähteä törmäsi. Kataklysminen törmäys aiheutti gravitaatioaaltoja, aaltoja avaruuden ja ajan kudoksessa. Tämä tapahtuma on nyt viides havainto gravitaatioaalloista Laser Interferometer Gravitational wave Observatoryn (LIGO) ja Virgo-yhteistyön toimesta, ja ensimmäinen havaittu, joka ei johtunut kahden mustan aukon törmäyksestä.
Mutta tämä tapahtuma - nimeltään kilonova - tuotti myös jotain muuta: valoa useilla aallonpituuksilla.
Ensimmäistä kertaa historiassa tähtitieteellinen ilmiö on ensin havaittu gravitaatioaaltojen kautta ja sitten nähty kaukoputkilla. Yli 3 500 tähtitieteilijää, jotka käyttivät 100 instrumenttia yli 70 kaukoputkessa eri puolilla maailmaa ja avaruudessa, työskenteli uskomattoman yhteistyön tuloksena LIGO- ja Virgo-yhteistyön fyysikkojen kanssa.
Tiedemiehet kutsuvat tätä 'monilähettilästähtitiedeksi'.
'Yhdessä kaikki nämä havainnot ovat suurempia kuin osiensa summa', sanoi Laura Cadonati, LIGO:n apulaistiedottaja tänään pidetyssä tiedotustilaisuudessa. 'Opimme nyt maailmankaikkeuden fysiikasta, elementeistä, joista olemme tehty, tavalla, jota kukaan ei ole koskaan ennen tehnyt.'
Havaintoja kilonovasta. Luotto: P.K. Blanchard/ E. Berger/ Pan-STARRS/DECam.
'Se antaa meille käsityksen siitä, miten supernovaräjähdykset toimivat, kuinka kultaa ja muita raskaita alkuaineita syntyy, kuinka kehomme ytimet toimivat ja kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee', sanoi Manuela Campanelli Rochester Institute of Technologysta. ”Multimesenger-tähtitiede osoittaa, kuinka voimme yhdistää vanhan tavan uuteen. Se on muuttanut tapaa, jolla tähtitiedettä tehdään.'
Neutronitähdet ovat massiivisten tähtien murskattujä jäännösytimiä, jotka räjähtivät kauan sitten supernovina. Nämä kaksi tähteä, jotka sijaitsevat lähellä toisiaan galaksissa nimeltä NGC 4993, alkoivat 8-20 kertaa aurinkomme massasta. Sitten niiden supernovat, joista jokainen tiivistyi halkaisijaltaan noin 10 mailia, kaupungin kokoiseksi. Nämä ovat tähdet, jotka koostuvat kokonaan neutroneista ja ovat kooltaan ja tiheydeltä normaalien tähtien ja mustien aukkojen välissä – vain teelusikallinen neutronitähtimateriaalia painaisi miljardi tonnia.
He pyörivät toistensa ympärillä kosmisessa tanssissa, kunnes keskinäinen painovoima sai heidät törmäämään. Tämä törmäys sai aikaan tähtitieteellisen mittakaavan tulipallon, ja tapahtuman vaikutukset saapuivat Maahan 130 miljoonaa vuotta myöhemmin.
'Vaikka tämä tapahtuma tapahtui 130 miljoonaa vuotta sitten, saimme tämän tietää maan päällä vasta 17. elokuuta 2017, juuri ennen auringonpimennystä', sanoi Andy Howell Las Cumbresin observatoriosta puhuessaan tänään lehdistötilaisuudessa. 'Olemme pitäneet tätä salaisuutta koko ajan ja olemme murtamassa!'
Kello 8.41 EDT, LIGO ja Virgo tunsivat aika-avaruuden värähtelyn, gravitaatioaaltojen, varhaiset vapinat. Vain kaksi sekuntia myöhemmin NASAn Fermi-avaruusteleskooppi havaitsi kirkkaan gammasäteen välähdyksen. Tämän ansiosta tutkijat pystyivät nopeasti paikantamaan suunnan, josta aallot tulivat.
Hälytti an Tähtitieteilijät Telegram, tuhannet tähtitieteilijät ympäri maailmaa ryntäsivät tekemään havaintoja ja aloittamaan lisätietojen keräämisen neutronitähtien sulautumisesta.
Tämä animaatio näyttää, kuinka LIGO, Virgo sekä avaruudessa ja maassa sijaitsevat teleskoopit zoomasivat LIGO:n ja Virgon 17. elokuuta 2017 havaitsemien gravitaatioaaltojen sijaintiin. Yhdistämällä Fermi- ja Integral-avaruustehtävien tiedot LIGO- ja Virgo-tietoihin tutkijat pystyivät rajoittamaan aaltojen lähteen 30 neliön taivasalueeseen. Näkyvän valon teleskoopit tutkivat suurta määrää galakseja kyseiseltä alueelta ja paljasti lopulta NGC 4993:n olevan gravitaatioaaltojen lähde. (Tämä tapahtuma nimettiin myöhemmin nimellä GW170817.)
'Tällä tapahtumalla on tarkin taivaspaikannus kaikista tähän mennessä havaituista gravitaatioaalloista', Virgo-yhteistyön tiedottaja Jo van den Brand sanoi lausunnossaan. 'Tämä ennätystarkkuus antoi tähtitieteilijöille mahdollisuuden suorittaa seurantahavaintoja, jotka johtivat lukuisiin henkeäsalpaaviin tuloksiin.'
Tämä on ensimmäinen todellinen todiste siitä, että valo- ja gravitaatioaallot kulkevat samoilla nopeuksilla - lähellä valon nopeutta - kuten Einstein ennusti.
Kilonova punastui ja haalistui yli 20 kertaa muutamassa päivässä. Las Cumbresin observatorion teleskoopit tallensivat tämän nopean muutoksen yöajan liikkuessa ympäri maapalloa. Luotto: Sarah Wilkinson / LCO.
Observatoriot pienestä tunnetuimpiin olivat mukana ja tekivät nopeasti havaintoja. Vaikka tapahtuma oli aluksi kirkas, se haihtui alle kuudessa päivässä. Howell sanoi, että havaittu valo oli 2 miljoonaa kertaa kirkkaampi kuin Aurinko muutaman ensimmäisen tunnin aikana, mutta sitten se haihtui muutaman päivän kuluessa.
Dark Energy Camera (DECam), joka on asennettu Blancon 4-metriseen teleskooppiin Cerro Tololo Inter-American Observatoriossa Chilen Andeilla, oli yksi instrumenteista, jotka auttoivat paikallistamaan tapahtuman lähteen.
'Haaste, jonka kohtaamme joka kerta, kun LIGO-yhteistyö antaa uuden havaintolaukaisun, on se, kuinka voimme etsiä lähdettä, joka on nopeasti häipymässä, joka oli mahdollisesti aluksi heikko ja sijaitsee jossain tuolla', Marcelle Soares-Santos sanoi. , Brandeisin yliopistosta tiedotustilaisuudessa. Hän on ensimmäinen kirjailija paperilla, joka kuvaa gravitaatioaaltoihin liittyvää optista signaalia. 'Klassinen haaste on löytää neula heinäsuovasta, ja sen lisäongelmana on, että neula on kaukana ja heinäsuovasta liikkuu.'
DECamin avulla he pystyivät nopeasti määrittämään lähdegalaksin ja sulkemaan pois 1 500 muuta ehdokasta, jotka olivat läsnä kyseisessä heinäsuovasta.
'Näiltä 'neuloilla' näyttävät asiat ovat hyvin yleisiä, joten meidän on varmistettava, että meillä on oikea. Tänään olemme varmoja, että meillä on', Soares-Santos lisäsi.
Pienellä osastolla pieni 16-tuumainen robottiteleskooppi, nimeltään PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope), jota Arizonan yliopiston tähtitieteilijä David Sand kuvaili 'periaatteessa keitetyksi amatööriteleskooppiksi' auttoi myös määrittämään. lähde. Sand sanoi, että tämä todistaa, että pienetkin teleskoopit voivat olla mukana moniviestintäastronomiassa.
Tunnettua johtavat Hubble ja useat muut NASAn ja ESAn avaruusobservatoriot, kuten Swift-, Chandra- ja Spitzer-tehtävät. Hubble otti kuvia galaksista näkyvässä ja infrapunavalossa ja näki uuden kirkkaan kohteen NGC 4993:ssa, joka oli kirkkaampi kuin nova mutta himmeämpi kuin supernova. Kuvat osoittivat, että esine haalistunut huomattavasti Hubblen kuuden päivän aikana. Hubblen spektroskooppisia kykyjä käyttämällä työryhmät löysivät myös viitteitä siitä, että kilonova sinkoutui materiaaliin niinkin nopeasti kuin viidesosa valon nopeudesta.
17. elokuuta 2017 Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ja Virgo Interferometer havaitsivat molemmat gravitaatioaaltoja kahden neutronitähden törmäyksestä. Observatoriot olivat tunnistaneet tapahtuman lähteen 12 tunnin kuluessa linssimäisessä galaksissa NGC 4993, joka näkyy tässä NASA/ESA Hubble -avaruusteleskoopin avulla kerätyssä kuvassa. Siihen liittyvä tähtipurkaus, kilonova, näkyy selvästi Hubblen havainnoissa. Tämä on ensimmäinen kerta, kun gravitaatioaaltotapahtuman optinen vastine havaittiin. Hubble havaitsi, että kilonova hiipui vähitellen kuuden päivän aikana, kuten näissä 22. ja 28. elokuuta välisenä aikana tehdyissä havainnoissa näkyy (sisäkohdat). Kiitos: NASA ja ESA. Kiitokset: A.J. Levan (U. Warwick), N.R. Tanvir (U. Leicester) ja A. Fruchter ja O. Fox (STScI).
'Tämä on astrofysiikan pelin muuttaja', Howell sanoi. 'Sata vuotta sen jälkeen, kun Einstein teoristi gravitaatioaallot, olemme nähneet ne ja jäljittäneet ne takaisin lähteeseensä löytääksemme räjähdyksen uudella fysiikalla, jollaista vain haaveilimme aiemmin.'
Tässä on vain muutamia oivalluksia, jotka tämä yksittäinen tapahtuma loi käyttämällä moniviestintäastronomiaa:
* Gammasäteet: Nämä valon välähdykset liittyvät nyt lopullisesti sulautuviin neutronitähtiin, ja ne auttavat tutkijoita selvittämään, miten supernovaräjähdykset toimivat, selittää Richard O’Shaughnessy, myös Rochester Institute of Technologysta ja LIGO-tiimin jäsen. 'Alkuperäiset gammasäteilymittaukset yhdistettynä gravitaatioaaltojen havaitsemiseen vahvistavat edelleen Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa, joka ennustaa, että gravitaatioaaltojen pitäisi kulkea valon nopeudella', hän sanoi.
* Kullan ja platinan lähde: 'Nämä havainnot paljastavat jaksollisen järjestelmän raskaimpien elementtien suorat sormenjäljet', sanoi Edo Berger Harvard Smithsonian Center for Astrophysics -keskuksesta tiedotustilaisuudessa. 'Kahden neutronitähden törmäys tuotti 10 kertaa Maan massaa kullassa ja platinassa. Ajattele, kuinka näiden materiaalien lentäessä ulos tästä tapahtumasta ne lopulta yhdistyvät muiden elementtien kanssa muodostaen tähtiä, planeettoja, elämää… ja koruja.
Berger lisäsi jotain muuta ajateltavaa: näiden tähtien alkuperäiset supernovaräjähdykset tuottivat kaikki raskaat alkuaineet rautaan ja nikkeliin asti. Sitten tämän yhden järjestelmän kilonovassa voimme nähdä täydellisen historian siitä, kuinka raskaiden alkuaineiden periodiaalinen taulukko syntyi.
Howell sanoi, että kun jaat raskaiden elementtien allekirjoitukset spektriksi, luot sateenkaaren. 'Joten sateenkaaren päässä todella oli kultaruukku, ainakin kilonovasateenkaari', hän vitsaili.
* Ydinfysiikka tähtitiede:'Lopulta tämän löydön kaltaiset havainnot kertovat meille, kuinka kehomme ytimet toimivat', O'Shaughnessy sanoi. 'Painovoiman vaikutukset neutronitähtiin kertovat meille, kuinka suuret neutronipallot käyttäytyvät, ja päätellen pienet neutroni- ja protonipallot - kehomme sisällä oleva aines, joka muodostaa suurimman osan massastamme'; ja
* Kosmologia:- 'Tutkijat voivat nyt mitata itsenäisesti, kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee vertaamalla etäisyyttä galaksiin, joka sisältää kirkkaan valon välähdyksen, ja etäisyyttä, joka on päätelty gravitaatioaaltohavainnoistamme', sanoi O'Shaughnessy.
'Kyky tutkia samaa tapahtumaa sekä gravitaatioaaltojen että valon kanssa on todellinen vallankumous tähtitieteessä', sanoi tähtitieteilijä Tony Piro CfA:sta. 'Voimme nyt tutkia maailmankaikkeutta täysin erilaisilla koettimilla, jotka opettavat asioita, joita emme voi koskaan tietää vain yhdellä tai toisella.'
'Minulle tapahtumasta teki niin hämmästyttävän se, että emme vain havainneet gravitaatioaaltoja, vaan näimme valoa sähkömagneettisen spektrin poikki, minkä näki 70 observatoriota ympäri maailmaa', sanoi LIGO:n tieteellinen tiedottaja David Reitz tämän päivän lehdistössä. tiedotustilaisuus. 'Tämä on ensimmäinen kerta, kun kosmos on tarjonnut meille elokuvia vastaavan äänen. Video on havainnointiastronomiaa eri aallonpituuksilla ja ääni on gravitaatioaaltoja.
Lähteet: Las Cumbresin observatorio , Hubble-avaruusteleskooppi , Rochester Institute of Technology , Kilonova.org , CfA, , lehdistötiedotus.
Podcast (ääni): ladata (Kesto: 9:12 – 8,4 Mt)
Tilaa: Applen podcastit | RSS
Podcast (video): ladata (Kesto: 9:12 – 74,5 Mt)
Tilaa: Applen podcastit | RSS